KQ-100E型电力载波通信模块(载波调制解调模块)
实验室环境下的智能电表载波模块通信测试
实验室环境下的智能电表载波模块通信测试
王建龙;蒙根
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2012(049)004
【摘要】随着智能电网的建设,智能电表在国内居民用户大批量推广并已开始全面挂网运行,而作为智能电表最主要的通信模块之一的低压电力线载波模块的通信性能将直接影响使用效果.本文在实验室内模拟居民用户用电情况搭建了一个低压电力线载波测试环境,采集了6种居民用户常用的用电设备电力线噪声,并在此环境下对国内6种载波模块进行了通信成功率测试,得到了载波信号在线路衰减和用电设备噪声干扰情况下的通信数据.通过测试有助于深入了解低压电力线载波通信的特点以及为现场通信方案的选择实施与故障分析提供了参考依据.
【总页数】4页(P38-41)
【作者】王建龙;蒙根
【作者单位】陕西省地方电力(集团)有限公司,西安710000;宁波三星电气股份有限公司,浙江宁波315191
【正文语种】中文
【中图分类】TM247
【相关文献】
1.单相智能电表载波和微功率无线模块互换性通信接口设计 [J], 程正忠;
2.单相智能电表载波和微功率无线模块互换性通信接口设计 [J], 程正忠
3.智能电表通信测试系统分析与研究 [J], 王媛媛
4.低压集抄独立电表箱载波通信测试插口的研制 [J], 吴俊杰
5.低压电力线宽带载波HPLC组网通信测试系统设计 [J], 瞿桂莲
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基于KQ—100K的电力线载波通信系统的优化设计
刻的精 度要 求较 高 ．其 方 案是先 用 低通 或带 通有
的一种 调制方 式 ，其 主要优 点是 实现 容 易 ，抗 噪
本 系统 的接 收单元 设计 主要 应 能滤 除来 自电
网中 的噪声 ，这 些噪 声会 降低Ｋ 一 ０ Ｋ Ｑ １０ 的解 调功
能 。对 于接 收 电路 ，选用无 源 滤波 器 的滤波 效果 要 优 于有源 滤波 器 ．这是 因为 有源 滤波 器会 产生
＋５Ｖ
次 ｆ Ｔ ９ ２ ５ ，可 在 １ ． ９ ｚ 对Ａ ８ Ｃ ０ １ ０ ２ＭＨ 晶体 下 ．使 １５
每 ２６ ５ 个机 器周 期 中断 １ 。那 么 ，在 传送 １ 时 次） 位 间 内可 中断３ 次 。每 次 中断Ｘ Ｒ Ｄ 样一 次 ，并 ６ Ｃ Ｘ 采 分 别对 １ 计 数 ．当 … 或０ ０’和 “ ” 的总计 数 为３ ｌ ６
大 、时 变性 大 和 噪声 影 响 大 ，故 在 系统 开 发 中 ，
其软件 设计 、器 件 的选择 及 电力 线 接 口的设 计 是 其关键 。为此 ，本 文提 出了一 种 以电力 线 载波 芯
２ 系统 硬 件 设 计
本 文所 介绍 的 电力线 载波 通信 系统 主要 由载 波接 收单元 、载 波发 送单 元和 载波耦 合 滤 波单元
式 提供 的是透 明 的载 波通道 ．它不需 要对 模 块进
行 初始 化编程 ，用户 可 以通 过软 件任 意 变换 波特 率 ，从 而 为过 零点 （ 电５ ｚ 市 ＯＨ 的正 弦波 的零 点） 通讯 、软 中继 （ 定址 中继或无 中心 自动 中继） 、软 件滤波 的实现提 供 了可能 。
第１卷 ０
第 １期 ２
繇辑
Ｖ． ｏ２ ｏ１Ｎ． １ ０ １
GWD-M100单相电表载波模块说明书
单相电表载波模块GWD-M100说明书版本：V1.0一概述GWD-M100应用于单相电表载波转发。
GWD-M100载波通讯模块为电能表窄带载波MODEM，可以完成载波信道到TTL串口信道的网络层规约格式解析，负责载波接收、发送、中继转发应答；载波MODEM从电表主CPU接收数据后、向电力线载波转发，及GWD-M100载波模块从线路上接收正确信息后转发到主CPU的。
GWD-M100载波模块接口参考国网的《GDW1355-2013单相智能电能表型式规范》、多功能电能表通信规约（DL/T645_2007）、《1晓程--低压电力线载波自动抄表系统通信协议:晓程自组网》设计，有利的保证了，电表采集，载波通信的可靠性。
二主要技术参数1.串口通信：1) DL/T645—1997/2007；GWD-M100载波模块与电表主CPU采用串口通信。
2) 异步通信，2400bps，偶校验，1个起始位8个数据位，1个校验位，1个停止位。
2.载波通信：1）晓程自组网规约/N12 规约；载波物理地址之间通信。
2）同步通信，500bps，09H AFH为同步帧头，CRC16校验。
3）载波中心频率：120kHz,带宽：15kHz,。
4）调制方式：DBPSK。
3.运行环境条件：1)温度范围：-45°- 75°2)相对湿度：3)防尘，防滴水：4.模块供电电压：DC5V(载波芯片) DC16V(载波发送) ：5.电磁兼容：1）静电放电：接触放电8000V，空气放电15000V。
2）快速瞬变脉冲群：4000V 100KHz3）浪涌：承受4000V浪涌电压。
三工作原理载波模块与电表连接及模块内部结构图如下所示：载波模块与电表通过串口连接进行数据通信，另外还有IO口线直连实现事件的触发和设置。
载波发送数据信号通过模块耦合到电力线，接收信号通过模块解耦，整个过程实现数据的收发。
载波模块内部包含数据处理主芯片，发送和接收配置线路，通过变压器线圈实现与电力线的耦合，主芯片是载波的收发处理芯片，与电表之间串行通信。
载波模块测试方案
载波模块测试方案目录1. 文档介绍 (3)2. 测试描述 (4)2.1 测试所需软件环境 (4)2.2 测试所需硬件环境 (4)2.3 测试条件描述 (4)2.4 测试内容 (4)3. 常规项目检测 (5)3.1 测试简介 (5)3.2 测试范围与目的 (5)3.3 测试方式 (5)4. 灵敏度测试 (5)4.1 测试简介 (5)4.2 测试范围与目的 (5)4.3 测试环境与测试辅助工具的描述 (6)4.4 测试驱动程序的设计 (6)4.5 性能测试用例 (6)5.用户界面测试用例 (7)5.1 被测试对象的介绍 (7)5.2 测试范围与目的 (7)5.3 测试环境与测试辅助工具的描述 (7)5.4 测试驱动程序的设计 (7)5.5 用户界面测试的检查表 (7)6. 安全性测试用例 (8)6.1 被测试对象的介绍 (8)6.2 测试范围与目的 (8)6.3 测试环境与测试辅助工具的描述 (8)6.4 测试驱动程序的设计 (8)6.5 信息安全性测试用例 (8)7. 安装/反安装测试用例 (9)7.1 被测试对象的介绍 (9)7.2 测试范围与目的 (9)7.3 测试环境与测试辅助工具的描述 (9)7.4 测试驱动程序的设计 (9)7.5 安装/反安装测试用例 (9)8文档测试用例 (10)8.1 被测试对象的介绍 (10)8.2 测试范围与目的 (10)8.3 测试环境与测试辅助工具的描述 (10)8.4 测试驱动程序的设计 (10)8.5 文档测试用例 (10)1. 文档介绍我中国电力科学研究院与日本松下公司合作开发了一款载波模块。
现需要对此模块进行各种相关的测试，为了保证测试能顺利进行，并对模块的系能进行充分的了解，特编写本文档。
2. 测试描述2.1 测试所需软件环境国网或者广电标准后台软件，用以实现实时抄表，定时抄表等功能。
2.2 测试所需硬件环境★载波电表，载波采集器，用于电力线载波通讯的各类终端；★抄表集中器，中继器，485通讯装置及相关配套设备；★各类采用电力线载波通讯技术的电气控制装置、电能质量装置、电厂控制自动化系统、抄读装置、民用开关装置；★各类采用电力线载波通讯技术的数字电力调度交换机、电力线载波机、配电网载波机、载波集抄系统、电力通信网监控系统、电力modem 等。
基于电源线载波的有缆管道机器人通信系统
方 式从 电源 线进 行传输 的技 术 … 。 为 简化 应 用并 提 高 载 波 通 信 的可 靠 性 ，国 内
外 许 多公 司开 发 了 电源 载 波 芯 片 。国 内 科 强 电子
技 术 公 司 开发 的 ＫＱ １０ 一０ Ｆ载 波 芯 片模 块 可 用 于低
压 直 流 电 源 线 载 波 ， 接 收 灵 敏 度 好 ，性 价 比高 。 该 芯 片 内 置 Ｒ ２ ２接 口， 可 在 多 种 传 输 速 率 下 Ｓ３ 传 输 ，在传 输 波特 率 ９ ０ ｐ ６ ０ｂ ｓ下 ，传 输 距 离保 证 为 ３ ０ 由于采 用 该 芯片 进 行载 波 通信 ，通 信 ０ ｍ¨ 。 软 件 的编 程 可 按 Ｒ ２ ２方 式 进 行 ，适 宜 于 现 有软 Ｓ３ 件 的移 植 ，因 此 本 管道 机 器 人通 信 系统 采 用 Ｋ Ｑ一 １０ ０ Ｆ芯 片进 行信 号 的载波通 信 。
传 感 器 向 测控 分 机 传 递 管 道 机 器 人 的 状 态 信 息。 当 管道 机 器 人 在 管道 内 作 业距 离较 远 时 ，管 道 外 的测控 主机与 机器人 小车上 的测 控分机 相距 较
远 ，二者 间 的通 信主 要基于 长距 离 串行通信 模块 如
屏 蔽作 用 ，从 而造成 管道 内机器 人的失 控 。由于无
务ｌ
甸 似
基于 电源线载波的有缆管道 机器人通信 系统
Ｔｈｅ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉ ｔ ｏｎ ｓ ｔ ｃａ ｉ ｙｓ ｅｍ ｏｆａ ｃａｂｌ ｐｅ ｒ ｅ ｐｉ ｏｂｏｔ ｂ ａｓｅｄ ｏｎ ｗ ｅｒ Ｉｎ ｃａｒ ｉ ｐｏ ｉ ｅ ｒｅｒ
孙 康岭 ，杨 兆伟
时使 机器人 的可 靠性降 低 。为了克服 上述 缺点 ，本
国网单相载波通道模块使用说明书V1.2
国网单相载波通道模块说明书V1.2青岛鼎信通讯有限公司青岛鼎信通讯有限公司目录1 概述 (1)2 主要功能与特点 (1)2.1 上电自动读取表号 (1)2.2 支持自动登录 (2)2.3 支持事件上报 (2)2.4 支持DL/T645-1997/2007和数据透明传输 (3)2.5 支持主发模式 (3)2.6 支持从节点中继、从节点侦听功能 (3)3 主要参数与其使用网络负载测试 (3)3.1 主要参数 (3)3.2 国网单相载波通道模块使用网络负载测试的环境与记录 (4)4 工作原理 (5)4.1 外接接口定义与说明 (5)4.2 工作原理框图 (6)4.3 国网单相载波通道模块典型应用电路 (6)5 国网单相载波通道模块的检测 (8)5.1 检测设备与测试环境 (8)5.2 不良现象及处理方法 (8)6 载波通道模块生产与使用时的注意事项 (8)6.1 ESD与电路防护 (8)6.2 质量控制 (9)6.3 生产工艺 (9)7 国网单相载波通道模块的布线特点 (9)7.1 EMC防护 (9)7.2 芯片散热 (9)7.3 载波接收电路 (9)附录 A (11)A.1 国网单相载波通道模块各管脚实测波形 (11)A.2 国网单相载波通道模块尺寸图 (14)A.3 器件选型 (15)1 概述国网单相载波通道模块是鼎信公司应用载波通道芯片TCC081C 实现载波通信功能的一款产品。
其核心技术是利用正交码进行数据扩展频谱传输，使用电力线过零分时得到最利于传输的3.3ms 微分时段同步传输，比单纯使用扩频方式的通信能力和稳定性都有巨大的提高；内置DSP 数字信号处理模块保证载波通信计算需求，使用AD 采样方式进行扩频计数，抗干扰能力大大增加。
该模块主要用于自动抄表领域，为电力行业或其它公共事业部门提供了一种优秀的自动抄表系统解决方案。
2 主要功能与特点2.1 上电自动读取表号载波模块上电2s 后，芯片TCC081C 会向从节点发送读取地址命令，能够自适应的选择使用四种通信速率、三种读地址命令。
载波模块
KQ—100F电力载波数据通信模块KQ-100F模块有四大特点:1.只在市电正弦波基波零点进行数据的发送和接收,此处干扰小,所以有较好的通信效果;2.接收灵敏度可以调得较高,使远传效果显著;3. 市电正弦波基波零点附近电力线上动态负载较小,因而可使载波输出功率的效率增加;4.我公司开发的主芯片KQ-1999的高通信速率(最高可达19.2Kbps)确保KQ-100F能在过零点的瞬间在快速的找到过零点后高速率地完成数据的发送或接收。
收发模块微机控制端由RX、TX、R/T三个端口构成，全是TTL电平，TX接微控制器TXD端发送数据，RX接微控制器RXD端接收数据，R/T为接收/发送控制端，R/T为高时模块处于接收状态,R/T为低时处于发送状态。
+5V端请接入+5v±5%的直流电源，超过电压范围，可能会影响接收性能。
+5V耗电约45mA，V AA端为发送功率电源，可用直流不稳压电源，发送时电流约300 mA（不发送时为O mA），V AA可在9～15V之间选定（视需要而定，距离近或干扰小则采用低压，反之则用高压，最好不要超出18V）。
V AA和+5V电源最好用两组电源供电，以防发送部分工作时其尖峰脉冲对+5V供电部分造成干扰，造成数据通信的紊乱和影响可靠性。
两个AC端可以直接接市电的火线和零线，也可以接火线和地线；而在远距离户外通信时可采用火线和零线通讯方式，本模块由于接收灵敏度很高，因此在所有模块都处于接收状态时，RX端将输出干扰脉冲，请用户发送接收程序中考虑这个因素。
请参考后面的程序。
在发送数据时，先置R/T为低，再用串行方式在TX端输入OFFH，再输入同步码等用户欲发送的数据，在接收端请检测同步码后接收数据，并校验其数据的正确性。
请仔细阅读后续编程参考！KQ-100F采用FSK过零载波通讯方式，在数字信号处理技术上有独创性的高新技术成果应用，许多用户经过对比试验后都给予很高的评价。
根据用户反馈的信息和我公司的试验,过零点数据通信的成功率最高。
电力载波模块KQ-100E、KQ-100F和KQ-300系列
电力载波模块KQ-100E、KQ-100F和KQ-300系列佚名【期刊名称】《电子技术应用》【年(卷),期】2007(33)6【摘要】FSK方式，通讯速率100bps～19．2kbps。
新推出过零点通讯方式的KQ-100F特别适合于强干扰环境下的抄表系统；小体积的KQ-300适于低价位单表抄收系统。
9．6kbps和19．2kbps适合于高速率数据和语音（压缩）通信。
很好的抗干扰性和高灵敏度、无初始化要求，波特率可由用户修改，以及可实现软中继等优点，使您的产品开发更为便捷。
住宅区通信距离大于800米（100F成功率达90％以上），专线达10公里，适合于电力、铁路、工控、税控、石化、宾馆、医院、家庭智能化等领域。
【总页数】1页(P37-37)【关键词】电力载波模块;抄表系统;通讯方式;通信距离;家庭智能化;干扰环境;高灵敏度;抗干扰性【正文语种】中文【中图分类】TN916.9【相关文献】1.ZJ—5型电力线系列载波机的系列功能 [J], 刘继远2.研祥-EC3-1651 CLDNA主板;大众工控-8000系列4U整机;GE Fanuc-PACSystemsTMDSM314运动控制器;贝加莱(B&R)-EX290总线控制器;德维森-ATCS PPC系列柔性控制器;阿尔法-ALPHA3000变频器;西门子-一体化超声波/雷达液位计SITRANS Probe LU/LR、低压变频调速装置SINAMICS G150;图尔克-新一代现场总线产品BL67系列模块;欧姆龙-CS1D双重PLC系统;Echelon-新一代PL3120和PL3150电力线智能收发器; [J],3.电力载波模块KQ-100E、KQ-100F和KQ-300系列 [J],4.电力载波模块KQ-100E、KQ-100F和KQ-300系列 [J],5.电力载波模块KQ-100E、EQ-100F和KQ-300系列 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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KQ-100E型电力载波通信模块（载波调制解调模块）
本模块以低压电力线作为信号（数据）传输的媒体。
也适用于平行线或双绞线等传输媒体。
模块按电力部“低压电力用户集中抄表系统技术条件”标准进行设计和制造，适用于供电局集中抄表系统﹑铁路信息监测系统﹑石化﹑税控﹑海轮﹑航标灯﹑路灯﹑智能监控﹑家庭智能化等系统；也适合于其它远程数据传输系统和远距离模拟数据遥测，遥控应用领域。
信号或数据用50KHz-350KHz之间的载波频率进行调频，此高频信号通过低压电力线向远方传送，载波中心频率为127KHZ(KQ-100E) ;212KHZ(KQ-100C)等多种频点的产品由生产厂预设，也可按用户要求选择。
模块外形图如下：
AC端为信号输入端，直接接220V低压电力线上。
为外接直流电源，可选用+5V～+15V，电压调高，发送功率大，信号传送距离V
AA
远。
最好不要超过18V使用。
+5V为模块内部电路工作电源，在4.5-5.5V范围内能正常工作，模块内有防过压和防瞬变抑制电路，以防过电压和雷电对模块的损坏。
RXD是数据接收端，HCMOS信号。
TXD是数据发送端，欲发向远端的信号或数据应从此端接入。
R/T为控制端，高电平时为R（接收），低电平时为发送（T）
模块技术指标如下：
载波中心频率：127KHZ；212KHZ
带宽： 8.77KHz
接收灵敏度 <1mV
低电平最大值 高电平最小值
TX，R/T（输入） 0.8V 3.8V
RX（输出） 0.8V 3.8V
接口输入多数同HCMOS电平接口标准。
绝缘电阻： >20MΩ
耐压： >2KV（AC，60秒，1mA）
： +15V：330mA（发送时）
功耗V
AA
传输速率： 4800bps，可下调
使用环境： 温度： -10℃～+50℃ ；-40℃～70℃(工业级)
湿度： <85% <95% (工业级)
应用参考：
1、数据采集与远传（抄表器，仓库温湿度检测，井下数据检测等）：
如下图所示连接，集中器可接A、B、C三相及零线、集中器内相线间接0.1μf/1KV电容器形成高频桥路，如图b。
+5 V AA（5-15V）
（a）抄收终端
A
B
C
（b）数据集中和远传
（C）多采集器与集中器的连接方法
2、遥控
成都科强电子技术公司KQ-100型模块可根据用户要求做成单向的载波数据传送系统，遥控采用载波频率为230-240KHz进行数控式编码传送。
遥控可构成单发射多接收式和多发射单接收两种，采用110bps通信速率，亦可高达300bps，接收模块可按接收灵敏度分通用
接收1 接收2 接收3 接收4 接收5……
（a）一个发射多个接收
（b）多个发送单个接收
实验结果：
成都市科强电子技术公司在成都飞机公司动力公司协助下，曾在成都市近郊某大型工厂转供农村用电户现场试验，最远可靠传送距离为2500米（尾端电压仅160V），在城市居民区，按电力部配电线路要求的300米半径内，在非用电高峰时，可靠通信成功率为100%，在19：00~22：30用电高峰时，成功率为75%，有两种方法可以提高成功率，一是降低通讯速率调低至600、300、150、75 bps，另一种方法是在某些节点加中继器，这也是国外推荐和已实施的方案。
用户反馈信息：
1．电力载波抄表城市闹市区传送1200米
2．郊区电力线传送5KM
3．广播线路传送600米
4．卫星通讯系统（同轴电缆）上可靠传送3KM（成都）
5．遥控应用200-1000米（KQ-100D型，一发多收）
6．10kv高压电缆上传递20 KM,110KV-100KM
7．铁路列车：16-20节车厢。
根据成都科强电子技术公司科技人员近四年的工作经验，当使用载波模块传送数据时，建议：
1、用“电力载波信道质量评估仪”对电力载波信道进行检测，在不同时间、不同节点上进行测试。
评估仪为一对一的发接异步半双工通信，由甲方向乙方发送若干个（例如100个）软件包，乙方收到后再转发给甲方，甲方对收到的数据与原数据进行比较，显示其正确接收的“包”数，以百分数表示其成功率。
评估仪可以用按键自行设置“波特率”、“测试包长度”、“总包长”，用三位LED数码管显示，测试后显示数据通信的成功率。
2、对电力载波传送质量影响最大的是串接在电力线路中的电抗器，特别是“接入式互感器”；而穿心式互感器影响较小。
家用电器中以电子镇流器式日光灯干扰最强，它的频谱宽，干扰幅值大，试验时可用开关室内日光灯进行对比。
微机开关电源也会造成一定干扰，建议加隔离变压器或不用同一电源插座。
此外，某些电源插板在火线和零线间跨接有0.1Uf 电容，也将对载波信号造成衰减。
而电视机、电冰箱等常用电器对载波信号几乎没有多大干扰。
在安装抄表器时，抄表器应接在入线电表的进线端，而不是用户电表出端，其它应用也应尽可能接在入线电源线上，避开电表和用户设备造成的干扰。
3、某些应用场合只需发送，而另一些场合则只需“接收”，请选用单一“发送”和“接收”的模块。
资料查询：http：//或多或少
零售价：KQ-100E:150元(批量优惠)
KQ-100TA遥控发送模块：70元
KQ-100RA遥控接收模块：65元
载波信道质量评估仪（一套两台）: KQ-PG2：2200元
客户欲购买”样品”.请先汇款至我公司帐户,在收到汇款单传真件2天内特快发货.特快费由我公司负担。
接洽地址：成都市人民南路四段9号大东城5楼
通信地址：成都市237信箱科强电子公司
电话：028-*******;5213847;01388012560;5161066
传真：028-*******
网址：http：//
电子邮件：kqchendu@
银行帐号:
户名：成都市科强电子技术公司
开户行：成都市商业银行磨子桥支行
帐 号：10012003205697800014
成都市科强电子技术公司
KQ-300型电力载波数据收发模块
本模块可在高、低压电力线、广播线、有线电视、同轴线等多种线缆上传送数据，具有较好的远传性（高接受灵敏度）和抗干扰性能。
用户可根据应用领域的需要自行调整发送功率和输出阻抗，达到满意的传送距离和抗干扰度。
KQ-300是在KQ-100、KQ-200的基础上改进的一种新系列产品，KQ-100、KQ-200系列已在电力、石化、物业管理、广播电视、铁路、文化娱乐、公路、航空、市政、安保领域中使用，综合各方面的意见，特推出适应于不同应用领域的通用性较强的小体积、低价位、输出功率和阻抗可由客户自行调整的KQ-300系列。
一、 KQ-300的特点：
1、全透明工作方式：用户毋须对模块初始化，直接与微机或单片机连接（参照RS485）。
2、通讯速率按1200 bps设计，用户可在0-4800bps之间用软件修改。
3、功率发送部分可用单管等方式、可视需要增减输出功率。
参考图中用D667中功率
管，图中D3为39V瞬态抑制二极管，功率变压器为特制E16或E12铁氧体高频变 压器。
4、输入输出耦合电路可用收、发共一个变压器或收发分开两种方案。
前者线路简单、
成本低、但接收灵敏度低。
5、发送耦合电路中L1、C1的参数，可根据发送功率和输入/输出阻抗的要求，折衷选
取。
6、单排2.54mm间距11针引脚封装。
7、模拟地与数字地分开，发送与接收相互独立布线,进一步提高抗干扰能力。
8、体积小巧，24DIP封装集成电路大小。
9、其余技术指标与KQ-100一致。
二、 外形尺寸、型号及参考价格：
1、KQ-300系列外形尺寸为30×15×10（毫米）（长×宽×高），5伏电源、电流50±5mA。
2、KQ-300A为室内型（-10℃-- +50℃，相对湿度≤90%）；KQ-300I为户外型（-25℃--- +55℃，相对湿度≤95%）.。